锅炉压力管道检验中的裂纹分析

杨 棚，刘 润

（四川省特种设备检验研究院，四川 成都 610100）

0 引言

锅炉压力管道被广泛应用于能源开发、工业生产等领域，由于锅炉压力管道通常处于高温高压的状态，因而在生产过程中对管道的安全性与稳定性要求很高。然而锅炉压力管道自身结构所处的工作环境复杂，长时间运行容易产生裂纹，且锅炉压力管道裂纹是影响安全生产的关键。因此对于锅炉生产企业而言，锅炉压力管道裂纹检验是生产必须考虑的问题，如何开展锅炉压力管道裂纹检验成为锅炉企业面临的难题。本文结合锅炉压力管道工程，对锅炉压力管道的裂纹检验进行分析，提出锅炉压力管道裂纹的预防措施与方法，以期为相关研究提供参考。

1 裂纹种类与原因

从锅炉压力管道的安全运行来看，引发管道裂纹的主要原因既包括材质及安装过程中引发的问题，也包括后期使用不当等人为因素。为了保证锅炉设备正常运行，需要了解裂纹种类和原因，科学制定裂纹预防与解决方案。

1.1 前期裂纹问题

前期产生的锅炉裂纹主要是由于锅炉本身材质问题或安装过程不规范导致的。从管材的因素来看，管道选材不合理以及管道材料易被腐蚀、表面不平整等因素，会留下安全隐患而使锅炉产生裂纹。除了材质问题之外，安装过程不符合规范也会使锅炉产生裂纹。随着锅炉企业规模扩大，管道线路越来越长，管道安装与管理的难度越来越大。如果管道安装控制不足、管道衔接处的安装不合理或管道弯曲操作不达标，也会引发裂纹问题。锅炉压力管道结构复杂，不同种类和型号的锅炉对管道的要求也不同，因此对锅炉压力管道制造和安装的进度要求很高，但是选材、制造不合格以及安装不规范等问题，容易留下裂纹隐患。

1.2 后期裂纹问题

锅炉压力管道结构复杂，且管道经常处于高温高压的工作状态下，因此需要定期对锅炉压力管道进行检验，分析可能的裂纹风险和问题，从而采取有效的方式预防锅炉压力管道裂纹风险[1]。从锅炉压力管道的使用来看，常见的裂纹有机械疲劳裂纹、腐蚀裂纹、蠕变裂纹等。

机械疲劳裂纹多发于管道受力密集的地方。随着锅炉压力管道使用时间延长，裂纹也由小变大。机械疲劳纹裂大多处于应变集中区域，受材料结构、环境介质、应力条件等因素的影响。锅炉压力管道流通的物质通常为高酸碱性、易爆型物质，长期使用容易引发腐蚀裂纹，从而导致管道裂纹扩大，造成较为严重的后果。蠕变裂纹主要是由于在温度和应力长期作用下，伴随着金属组织损伤和变形而产生的裂纹，常见于管道、集箱的高应力区域，如高温蒸汽管道弯管区域、过热胀粗管表面等。机械疲劳裂纹（图1）和腐蚀裂纹主要是管道使用过程中出现的裂纹，会随着时间变化而变化，因此需要加强裂纹的维护与管理，预防后期裂纹。

图1 管道机械疲劳裂纹

2 裂纹检验方法与技术

针对锅炉压力管道的裂纹问题，需要规范裂纹检验流程，从而及时发现管道裂纹问题，加强裂纹预防与管理，减少裂纹风险。

2.1 裂纹检验内容

锅炉压力管道的检验包括许多内容，除了安装质量之外，还需要对管道的使用寿命和安装时间进行确定，综合管道情况，进而分析管道使用情况、裂纹产生原因以及后果。管道裂纹检验需要结合管道结构、使用年限、承压情况、内外温度差异，最终确定管道是否产生裂纹。锅炉压力管道的检验需要选择专业的检验技术与方法，对管道进行仔细检查、全面检验，从而确保管道检验工作的科学性，确保裂纹检验工作质量。

2.2 裂纹检验流程

锅炉设备的管道裂纹检验需要按照相关的流程进行操作。首先，需要对管道外部设备进行检验，结合相关的技术，了解管道运行情况，分析其使用效果，结合相关的数据信息，对管道运行情况进行综合分析，了解管道的准确状态，从而分析管道健康情况[2]。其次，对管道的刚度以及耐压情况进行分析，结合管道的最大刚度以及最大承压力等数据，开展管道分析和检验。管道检验需要结合工厂情况定期开展，对裂纹进行重点检验，及时掌握管道裂纹情况，采取有效的解决措施。

2.3 裂纹检验技术

常见的裂纹检验技术包括超声检验技术、磁粉检验技术、渗透检验技术、射线检验技术、红外监测技术等，不同技术原理和应用如下。

（1）超声检验技术。该技术主要是利用超声波原理对锅炉压力管道细小裂纹进行检验。在管道出现裂缝后，可以利用不同材质的超声学性能、反射情况等存在的差异性，对管道内的裂纹进行检验。超声波技术可用于管道气泡、裂纹、夹渣等问题的检验，该技术具有广泛的应用价值。

（2）磁粉检验技术（图2）。该技术主要是利用锅炉压力管道材料的铁磁性进行检验，当管道出现裂纹或缺陷时，其材料表面出现畸形，磁场也会发生明显的变化，因此可以利用其吸附磁粉的能力，从而分析材料的缺陷与性能。

图2 管道?裂纹磁粉检验

（3）渗透检验技术。该技术主要是对压力管道进行渗透检验，在其表面涂抹显像剂后，渗透液会进入管道缺陷处，以此分析管道的表面缺陷。

（4）射线检验技术。当管道出现裂纹，在其缺陷部位上发射射线，其表面会发生散射，通过分析对比度的差异来分析管道问题和缺陷。

（5）红外监测技术。锅炉需要耐高温操作，为了减少温度过高引发的裂纹问题[3]，可以选择红外热成像技术分析管道的薄弱环节，从而了解管道的情况，为后期的检验提供依据。

2.4 裂纹检验注意事项

管道裂纹检验必须遵循的相关事项有：①提高员工管道裂纹检验工作的重视程度，管道裂纹是常见的管道问题，且会严重影响管道运行安全，因此需要加强管道裂纹危害教育，让员工了解并重视管道裂纹的危害，帮助员工及时发现管道裂纹问题，避免裂纹持续加大。②加强管道检验培训管理，让员工掌握管道裂纹检验方法与流程，选择合适的方法开展管道检验工作，从而确保检验工作顺利开展，确保管道检验质量。③选择信息技术开展管道检验，采用先进的技术开展管道检验工作，增强员工的专业检验能力与创新意识，开展规范化管理，从而保障管道裂纹检验工作的顺利进行。

3 管道裂纹预防措施

为了解决管道裂纹问题，需要了解并结合管道裂纹相关因素，采取有效的方式做好预防管理。

3.1 建立安全管理体系

管理工作是安全生产的基础，因此在锅炉压力管道裂纹管理中，需要建立安全管理体系，加强重点防控。①将信息技术与锅炉运行管理相结合，运用在线监测技术，实时了解管道的运行情况，一旦发生运行问题，及时开展分析，加强裂纹预防管理。②科学规划管理，如果发生管道裂纹问题，需要采用科学的规划管理方式，对数据信息进行分类管理，结合同类型的锅炉压力管道裂纹检验经验，分析裂纹产生的原因，找到裂纹源头，从而消除裂纹风险，保障生产安全。③建立责任管理机制，确保锅炉压力管道生产岗位的员工了解工作流程与工作职责，企业要严格按照流程开展管理，规范人员行为，减少因人为因素引发裂纹的风险。④选择人性化管理方式，将人性化管理措施应用于管道裂纹管理工作中，设置奖惩机制，激发员工的工作积极性，保障管道安全运行，预防管道裂纹。

3.2 管道材质与运行管理

管道裂纹产生的原因有前期材质原因和后期运行等相关因素，因此需要加强材质和运行管理。①为了预防管道裂纹，需要选择适应生产需求的管道材质，在满足经济性需求的基础上，选择符合质量和标准的材料，同时选择合适的管材型号。当前管道的型号与材质种类较多，为了确保材质质量，需要对比分析不同管材材质的优缺点，从而选择合适的管材；还需要与优质的管材供应商合作，签订合同，厘清责任，保障管材责任与关系清晰。②在安装过程中，需要严格按照管道设计进行安装，加强管材密封、管道弯曲处的管理，保障材料质量与安全。安装完毕后，对管材气密性、水密性和稳定性等进行检验，确保管道安装质量符合要求。③在管道使用过程中，加强管道日常管理，做好定期检验，及时发现裂纹等问题，加强管理，提升管道使用寿命。

3.3 提升管道操作水平

管道操作人员的操作水平是影响管道裂纹产生的关键因素，因此需要提升操作人员技术水平和增强其质量意识。①聘用具有相关资质的管道操作人员，提高录取标准，确保操作技术人员满足相应的标准要求。②加强岗前培训，对管道技术人员进行培训，让技术人员掌握锅炉压力管道规范，了解操作要求，按照规范严格操作。③增强操作人员的安全意识，通过培训管理，让操作人员了解裂纹危害，掌握裂纹产生的原因，加强裂纹预防管理。除了加强技术人员管理之外，还需要积极引进新技术和新方法，加大资金技术投入力度，引进专业设备，对管道设备进行全面管理，利用压力传感器和温度传感器，对管道压力和温度进行监测，了解管道运行状态，采用科学的方式进行管道管理，减少裂纹风险。

3.4 加强裂纹检验管理

锅炉压力管道检验需要结合其工作环境以及技术资料，确定压力管道检验频率和方法，便于检验管理。①对锅炉压力管道的工作环境进行分析，记录锅炉压力管道的有效使用时间、检验管道温度、输水以及放水环境等，对温控系统进行检验，确保工作环境处于管道正常工作范围。②对技术资料进行核准，确保其中的参数在允许波动范围内，如果出现大的波动，需要开展检验。③对管道设备运行进行管理，疲劳操作和设备过度运转会减少设备使用寿命，缩短使用年限，因此需要加强管道控制管理，避免过度使用，从而减少裂纹的产生，确保设备使用安全。④提高检验频率，建立定期检验制度，如果发现物理性裂纹，可以通过检验查出问题，对裂纹进行打磨消除、补焊修复，无法修复时更换设备。

4 结语

锅炉作为供热发电设备，被广泛应用于现代工业生产中。锅炉压力管道结构复杂，使用环境严苛，容易在安装和生产使用过程中产生裂纹风险。针对锅炉压力管道的裂纹风险，需要开展有针对性的预防管理，选择合适的管材和型号，加强设备安装管理过程监管，增强操作技术人员的安全意识，及时开展裂纹预防管理。在管道运行过程中，结合企业的情况，健全监督管理机制，选择新技术开展管道裂纹检验。创新管理工作流程，研究优化设备操作方法的可行措施，从而全面消除压力管道运行的安全风险。